使用 Ansys 在心跳中诊断动脉瘤

根据世界卫生组织 (WHO) 的数据，心脏病仍然是世界上导致死亡的主要原因。其中，升主动脉瘤 (AsAAs) 是非常常见的危及生命的心血管疾病，其特征是主动脉（人体的主要动脉）异常膨胀或薄弱点。我们大多数人都熟悉动脉瘤，因为它们以导致血管突然破裂而闻名——而且往往是致命的。

然而，AsAA 诊断并不总是死刑判决。在某些情况下，有效的治疗需要改变一些生活方式，或者——在更严重的情况下——手术。好消息是，在接受 AsAA 手术的患者中，79% 的患者在治疗后至少能存活 10 年。

然而，在破裂的情况下，最初的 48 小时非常关键。在最初的 48 小时内不进行紧急手术，只有一半的人可以存活下来。1无论如何，基于家族史、医学专业知识和涉及不同成像技术的相关测试的详细临床评估和明确诊断可能会在很大程度上影响患者的生存。 

解剖学和临床问题。进行升主动脉瘤手术的标准目前仅基于对升主动脉直径的评估。

将来，在模拟环境中的一天内，医疗团队可能会更快、更准确地确定在动脉瘤的情况下该怎么做，然后立即采取行动成功治疗它。需要明确的是，这项活动不会凭空发生。它还将以主治医师的专业知识、更大的医疗团队的评估以及各种成像和测试结果为指导。

未来动脉瘤预防和治疗的结对策略

感谢 MeDiTATe——用于动脉瘤预防和治疗的医学数字孪生——模拟可能成为动脉瘤诊断和治疗的重要因素。 MeDiTATe 研究得到Ansys 与软件公司 RBF Morph 之间长期合作伙伴关系的支持。

目前有三个 MeDiTATe 研究项目专注于使用与一些参与者重叠相互关联的数字孪生。RBF Morph 支持在所有三个项目中使用网格变形与 Ansys 计算机辅助工程 (CAE) 解决方案和Ansys Twin Builder，以更好地了解 AsAA 和其他医疗条件。

“进入 MeDiTATe 后，我们已经围绕这个主题开展了活动，”RBF Morph 首席技术官兼创始人兼罗马大学机械设计副教授 Marco Evangelos Biancolini 博士说。“我们认为动脉瘤研究非常重要也非常困难，需要学术界和医疗行业为共同目标共同努力。我们为这个项目提供了 400 万美元的预算，包括 Ansys 在内的许多合作伙伴，以及 14 名 100% 致力于这项工作的研究人员，这相当于一个近 100 人的医疗数字孪生工作组。”

MeDiTATe 的大型研究人员联盟正在使用医学成像分割软件与 Ansys 合作。研究人员将患者的图像与 Twin Builder 中生成的降阶模型 (ROM) 进行比较，以实时查看病理学的演变。使用这种医学数字孪生模型，他们可以用模拟结果增强图像，使他们能够提取索引/生物标记并进一步了解医学上正在发生的事情。 

数字孪生和实时仿真。

最终，在 Twin Builder 中创建医疗数字孪生可以针对特定患者的几何形状对患者进行高保真模拟。目标是为外科医生提供更多信息并降低动脉瘤事件的死亡率。在更多证据和知识的支持下，使用医疗数字孪生可以在医疗决策过程中引入更大的确定性。

“显然，如果我是一名患者并且我有这种情况，而你提供了更多的观点或额外的信息来帮助我做出这个决定，那总是更好，”Biancolini 说。“引入模拟可为您提供基于附加技术的更权威、定义明确的信息。未来，数字孪生也有可能成为医疗设备的重要组成部分或一部分，例如超声波机载数字孪生。”

Ansys 软件支持新的恢复途径

面对许多未知数，仿真的广泛使用为 MeDiTATe 团队部署基于 Ansys 的医疗数字孪生带来了诸多好处。它首先反映在使用高保真仿真软件（包括Ansys Fluent、Ansys Mechanical和Ansys LS-Dyna）的集体体验中。这三者在流体、结构和电生理学流体-结构相互作用的研究中都是不可或缺的，这些是团队工作的重要组成部分。MeDiTATe 研究人员还部署了带有 Twin Builder 的解决方案，使 ROM 生成在过程中有效且用户友好。

使用非常完善的工具来支持数字孪生开发的新技术，使研究人员能够更清楚地了解他们的前进方向以及他们在此过程中可能遇到的挑战，从而更清楚地开展工作。

“要部署有效的医疗数字孪生，您需要来自我们研究的最先进的数据，但这还不够，”Biancolini 说。“你还需要两个不同的东西——一个是降阶模型数据压缩，它可以通过高性能计算获得，另一个是运行它的模型。Twin Builder 使我们能够提取大量数据，然后使用它来创建一个模型，该模型无需运行许多小时的计算，而是可以实时运行。高级可视化的能力使翻译成为可能，因此这些数据可以用于医学界。”

网格变形和孪生建筑到三个维度

使用 RBF 网格变形研究主动脉瓣。

RBF Morph 网格变形技术是参数化形状和形式（具有弯曲特性的形状）的关键推动因素。该软件不仅可用于定义形状参数——例如，假肢部件的定位——而且还需要用于统计形状建模（即提取患者队列的常见形状特征）。当研究人员的任务是创建普通患者时，它在项目中非常有用。如果统计模型是用大型队列构建的，则该软件使 Twin Builder 中的数字孪生能够轻松适应和代表新患者，而无需进一步的 CAE 计算。

目前，这种方法正应用于主动脉弓，以便在用于医学图像分割的3D Slicer软件中可以轻松获得新患者的全流量模拟。这导致从磁共振成像 (MRI) 或计算机断层扫描 (CT) 扫描等横截面成像模式中成功提取感兴趣区域 (ROI) 的 3D 图像数据。使用类似的过程，DITAID（人体气道气流和药物输送的数字孪生体）团队也在创建参数化气道，以实现更基于患者的方法来决定治疗各种肺部疾病需要哪些药物输送。

文章来源：ansys